DE2900520C2

DE2900520C2 - Magnetisch gesteuerter Verschluß für einen schädliches Medium fördernden Kompressor

Info

Publication number: DE2900520C2
Application number: DE2900520A
Authority: DE
Inventors: Claude La Garenne Duquenne; André Asnières Mondy
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS; Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1979-01-08
Publication date: 1983-12-01
Also published as: GB2012377B; DE2900520A1; FR2414647A2; BE873346A; GB2012377A; IT7919039A0; SE7900239L; SE441466B; FR2414647B2; US4226427A; CA1133560A; IT1166557B

Description

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Die Erfindung betrifft einen magnetisch gesteuerten Verschluß, der eine Abdichtung zwischen einem Antriebselement und einem angetriebenen Element fco herstellen kann, die durch eine auskuppelbare Kupplungsvorrichtung verbunden sind, und stellt eine Verbesserung der magnetisch gesteuerten Verschlüsse dar, die in der DE-OS 24 49 142 und der älteren, in der DE-OS 27 32 426 nachveröffentlichten Anmeldung &s beschrieben sind, wo das Antriebselement ein Rotor eines Kompressors für spezieile Gase, besonders giftige oder gefährliche Gase, ist.

Es sind bereits Verschlüsse dieser Art bekannt, die aus einer Ringdichtung bestehen, die in einer zur Drehachse des Motors senkrechten Ebene angeordnet ist und in der Arbeitsstellung (Verschlußstellung) zwischen einerseits am Rotor vorgesehenen feststehenden Schneiden und andererseits beweglichen Schneiden zusammengedrückt ist, die von einem Halter getragen sind, der in Richtung der von der Anordnung Antriebselement-angetriebenes Element gebildeten Achse der Maschine unter der Wirkung der Steuervorrichtung zwischen der Arbeitsstellung, in der er gegen den Rotor gezogen wird, und einer Ruhestellung, in der er von ihm entfernt ist, bewegbar ist.

Bei dem aus der erwähnten DE-OS 24 49 142 bekannten Verschluß ist die Verschlußsteuerung so ausgebildet, daß der die Ringdichtung tragende Halter sich unter der Wirkung eines Systems magnetischer Anziehung zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung verschiebt Dabei sind nach dieser Patentanmeldung besonders die beweglichen Schneiden mit dem beweglichen Halter durch elastische Vorrichtungen verbunden, welche in Richtung der festen Schneiden einen Schließdruck ausüben, der einen geringeren Wert als die magnetische Anziehungskraft hat

In der inaktiven oder Ruhestellung des Verschlusses ruht daher das die magnetische Anziehung bewirkende System durch sein Eigengewicht auf dem Gehäuse des angetriebenen Elements, mit dem es nicht verriegelt ist. Wenn der Rotor sich bewegt, ist daher zu befürchten, daß infolge von Vibrationen oder Druckdifferenzen zwischen den beiden Seiten der zwischen dem Rotor und dem Gehäuse der Maschine angeordneten Dichtung eine unbeabsichtigte Verschiebung des Anziehungssystems und des Halters und damit ein unerwünschtes Schließen des Verschlusses eintritt

Nach der erwähnten älteren, in der DE-OS 27 32 426 nachveröffentlichten Anmeldung ist zur Behebung dieses Nachteils vorgesehen, daß das zur Verschiebung des ringförmigen Halters aus der Ruhestellung in die Arbeltsstellung dienende System der magnetischen Anziehung einen zweiten stabilen Anzugszustand aufweist, in welchem in Ruhestellung der Halter vom Rotor entfernt gehalten ist

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wirkt dabei das magnetisch anziehende System in der Ruhestellung des Verschlusses mit einem mit dem Gehäuse des angetriebenen Elements fest verbundenen Polschuh zusammen.

Zur Ausführung dieser Maßnahme benutzt man mit Vorteil magnetisch anziehende Vorrichtungen mit zwei stabilen Zuständen, wie z. B. in der DE-OS 27 21 356 beschrieben.

Diese magnetisch anziehenden Vorrichtungen weisen eine Drehsymmetrie und eine Doppelwicklung auf. Die eine dieser Wicklungen besteht aus zwei in Reihe geschalteten Spulen, die auf der einen und anderen Seite von zwei ringförmigen Permanentmagneten angeordnet sind, und die andere Wicklung besteht aus einer Spule, die zwischen den beiden Magneten angeordnet ist und zur Entmagnetisierung und zur Umkehrung der Magnetisierung des einen der Permanentmagnete dient.

In einem magnetisch gesteuerten Verschluß des in einem der beiden oben erwähnten Veröffentlichungen beschriebenen Typs besteht der Außenteil des magnetisch anziehenden Systems, der mit dem Rotor fest verbindbar ist, aus einer Mehrzahl von konzentrischen Ringen, die abwechselnd aus einem magnetischen und einem unmagnetischen Material bestehen. Die Ringe

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aus unmagnetischem Material sorgen gleichzeitig für die mechanische Verbindung zwischen den Ringen aus rtiagnetischem Material und für die Abdichtung des magnetisch anziehenden Systems. Wenn ein solches System in einer schädlich wirkenden Umgebung verwendet wird, ist es im allgemeinen mit einer Schutzschicht überzogen. Jedoch erschyert die Gegenwart mehrerer Ringe aus massiven Materialien in der Höhe der oberen Fläche die Herstellung von Schweißungen und die Abscheidung der Schutzschicht

Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Nachteile. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß der Außenteil des magnetisch anziehenden Systems, der unter der Wirkung der magnetischen Anziehungskräfte mit dem Rotor fest verbunden ist, aus einem magnetischen Material hergestellt, dessen Dicke in der Höhe der Ringe aus unmagnetischem Material so verringert ist, daß im Bereich jedes derselben ein magnetischer Nebenschluß mit hohem magnetischem Widerstand gebildet wird. Das unmagnetische Material kann dabei mit Vorteil in einer im magnetischen Material im Bereich jedes magnetischen Nebenschlusses ausgebildeten Nut angeordnet sein. Jeder Teil aus mangetischem Material, der einen magnetischen Nebenschluß bildet, kann eine ebene, zur Außenfläche des magnetisch anziehenden Systems parallele Form aufweisen. Er kann auch eine Kegelstumpfform aufweisen, die ihm eine bessere mechanische Festigkeit verleiht Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann jeder Teil, der einen magnetischen Nebenschluß bildet, eine zylindrische Form aufweise;·;, deren Achse mit der des magnetisch anziehenden Systems zusammenfällt In diesem letzten Fall ist die Gegenwart des unmagnetischen Materials nicht mehr unbedingt erforderlich.

Wie oben angegeben, ermöglicht so die Erfindung einen geeigneten Schutz der verschiedenen Elemente, welche die in den beiden oben erwähnten Veröffentlichungen beschriebenen magnetisch anziehenden Systeme bilden, wenn solche Systeme in schädigender Umgebung verwendet werden.

Im folgenden sind zur Erläuterung, ohne Einschränkung der Erfindung, verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Hierin zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch die Hälfte eines magnetisch gesteuerten Verschlusses des in der erwähnten älteren in der DE-OS 27 32 426 nachveröffentlichten Anmeldung beschriebenen Typs und die

F i g. 2, 3 und 4 Ausschnitte verschiedener Varianten des magnetisch anziehenden Systems des in F i g. 1 gezeigten Verschlusses, welche die Lehre der Erfindung verwirklichen.

F i g. 1 zeigt den Verschluß schematisch im Halbschnitt in seiner inaktiven oder Ruhestellung, also in der Öffnungsstellung. Für die Abdichtung zwischen dem Gehäuse 1 des angetriebenen Elements und dem Rotor 2 sorgen nicht gezeigte dynamische Dichtungen. Eine Ringdichtung 3 ruht auf Schneiden 5a, die von einem ringförmigen Halter 4 getragen sind, und bleibt von bo anderen, mit dem Rotor 2 fest verbundenen Schneiden 5b entfernt.

Der ringförmige Halter 4 kann sich axial bezüglich des Körpers des magnetisch anziehenden Systems verschieben. In der inaktiven oder Ruhestellung schlägt o5 dieser Haltet 4 gegen einen Haltering 6 an, der mit dem Innenkörper 7 des Anziehungssystems fest verbunden ist, und ist in dieser Stellung durch eine elastische Ringscheibe 8 gehallen, die sich am Körper 7 abstützt Das System der magnetischen Anziehung weist ein Paar von konzentrischen Permanentringmagneten 9 und 10 auf, die zwischen Wicklungen 11,12,13 und einem aus mehreren Teilen bestehenden Anker angeordnet sind. Der Anker besteht besonders aus dem Innenkorper 7, einem Ankerausßenteil 14 und einem Ankerzwischenstück 15, die durch unmagnetische Elemente 16 und 17 voneinander getrennt sind, und aus einem Ankerunterteil 18, das eine unmagnetische Zone 19 aufweist Die unmagnetischen Elemente können z. B. aus rostfreiem Stahl bestehen. Zwei Polschuhe 20 und 21 sind jeweils mit dem Rotor 2 und dem Gehäuse 1 durch geeignete Mittel fest verbunden.

In der Ruhestellung ruht das magnetisch anziehende System mit seinem AnkerunterteU 18 auf dem Polschuh 21 und ist durch die magnetische Anziehungskraft unbeweglich gehalten, um jede ungewollte Verschiebung zu verhindern.

Wenn der Rotor stillsteht, kann das magnetisch anziehende System betätigt werden, um es mit dem Polschuh 20 in Berührung zu bringen. Die Anziehungskraft muß ausreichen, um die von der Federringscheibe 8 ausgeübte Kraft zu überwinden, die bei der Verschiebung des Halters 4 zusammengedrückt wird, der die Dichtung 3 gegen die Schneiden des Rotors 2 drückt. In dieser aktiven Arbeits- oder Verschlußstellung ist die Umgebung einerseits durch die Dichtung 3 und andererseits durch einen den Halter 4 mit dem Gehäuse 1 verbindenden Balgen 22 von der Abteilung isoliert, in der sich der Rotor befindet.

Es sei bemerkt, daß der obere äußere Teil des in F i g. 1 gezeigten magnetisch anziehenden Systems von fünf konzentrischen, miteinander verschweißten Ringkörpern 7,16,15,17 und 14 gebildet wird.

Die Verwendung dieser Verschlußvorrichtung in schädigender Umgebung, besonders in Gegenwart von Uranhexafluorid, erfordert unbedingt die Abscheidung einer Schutzschicht auf den verschiedenen Teilen. Diese Schutzschicht besteht im allgemeinen aus einer Nickelschicht. Der obere äußere Teil des magnetisch anziehenden Systems bereitet in dieser Hinsicht besondere Schwierigkeiten, da die ihn bildenden Teile von verschiedener Art sind. Es ist nämlich schwierig, durch ein und dasselbe Verfahren eine gute Haftung einer Schutzschicht auf verschiedenartigen Werkstoffen zu erhalten. Außerdem arbeiten diese Werkstoffe verschieden, so daß die Schweißungen zwischen den Ringen schwierig und kostspielig herzustellen sind.

Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform behebt diese Schwierigkeiten. Hier ist nämlich die obere Außenfläche des magnetisch anziehenden Systems homogen ausgebildet. Zu diesem Zweck sind die Körper 7, 15 und 14 untereinander am oberen Außenteil des magnetisch anziehenden Systems durch dünne magnetische Nebenschlüsse 23 und 24 verbunden, die im Bereich der aus unmagnetischem Material bestehenden Elemente 16 und 17 angeordnet sind, die sich über den Spulen 11 und 12 befinden. Dieses Merkmal behebt die bisherigen Schwierigkeiten bei der Abscheidung der Schutzschicht.

Die Gesamtanordnung aus magnetischem Material, die von den Körpern 7,14 und 15 und den magnetischen Nebenschlüssen 23 und 24 gebildet ist, kann so in einem Stück hergestellt werden, in dem Nuten ausgebildet sein können, in denen die Elemente 16 und 17 aus unmagnetischem Material sitzen, die beispielsweise durch Gießen eingebracht sind. Die Form der zur Aufnahme der Elemente 16 und 17 dienenden Nuten ist

nicht wesentlich. Sie muß nur eine gute feste mechanische Verbindung der magnetischen und unmagnetischen Werkstoffe ermöglichen. Die in dieser Figur gezeigten Formen dienen also nur der Erläuterung, wobei die Form des Elements 16 mehr einer metallischen Verbindung angepaßt ist, während die Form des Elements 17 für eine chemische Verbindung geeignet ist Das gegossene unmagnetische Material kann ein Metall, eine Metallegierung oder eine chemische Verbindung sein, soweit die mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe genügen. Die Verwendung eines gegossenen unmagnetischen Materials ermöglicht die Herstellung einer mechanischen Verbindung mittels eines besonders wirtschaftlichen Herstellungsverfahrens.

Die Form der in der Anordnung aus magnetischem Material in der Höhe der Nebenschlüsse 23 und 24 ausgebildeten Nuten ermöglicht ein wirtschaftliches Gießverfahren, das darin besteht, einen vorbearbeiteten Ring aus unmagnetischem Material, wie Bronze, in jede der Nuten zu bringen und das Schmelzen dieses Materials in einem Ofen unter Vakuum vorzunehmen.

In dem Beispiel der F i g. 2 sind die magnetischen Nebenschlüsse 23 und 24 in einer zur oberen Außenfläche des magnetisch anziehenden Systems parallelen Ebene angeordnet. Um jedoch eine bessere

<■> mechanische Haltbarkeit sowie eine Entkopplung innerer Spannungen zu erreichen, kann man mit Vorteil die in F i g. 3 gezeigte Ausbildung vorsehen. Hier haben die magnetischen Nebenschlüsse 23 und 24 Kegelstumpfform. Das die Elemente 16 und 17 bildende unmagnetisehe Material ist nur in die inneren Nuten gegossen. Seine Gegenwart ist mechanisch nicht erforderlich in den oberhalb der Nebenschlüsse 23 und 24 vorhandenen Außennuten.

In der Ausbildung der Fig.4 sind die magnetischen Nebenschlüsse 23 und 24 zylindrisch, und ihre Achse fällt mit der des magnetisch anziehenden Systems zusammen. Die Kräfte, welche dieser Teil des magnetisch anziehenden Systems aufnehmen muß, verlaufen im wesentlichen axial, so daß die mechanische Festigkeit der Nebenschlüsse 23 und 24 ausreicht und keine gegossenen Elemente aus unmagnetischem Material verwendet werden müssen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

29 OO Patentansprüche:

1. Magnetisch gesteuerter Verschluß für den Rotor einer umlaufenden, ein schädliches Medium fördernden Maschine, bestehend aus einer Ringdichtung, die in einer zur Drehachse der Maschine senkrechten Ebene angeordnet und in der Arbeitsstellung zwischen einerseits feststehenden, am Rotor vorgesehenen Schneiden und andererseits beweglichen, von einem in Richtung der Achse der Maschine beweglichen Halter getragenen Schneiden eingeklemmt ist, wobei der bewegliche Halter unter der Einwirkung eines magnetisch anziehenden Systems zwischen einer Ruhestellung, wo er vom Rotor entfernt ist, und der Arbeitsstellung, wo er sich durch magnetische Anziehungskräfte fest in diesen anlegt, bewegbar ist und wobei das magnetisch anziehende System einen Außenteil aufweist, der eine Räche bildet, die sich unter der Wirkung magnetischer Anziehungskräfte fest mit dem Rotor verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil des magnetisch anziehenden Systems in homogener Weise aus magnetischem Material hergestellt ist und mindestens einen Ringbereich von verringerter Dicke aufweist, der einen magnetischen Neben-Schluß mit hohem magnetischem Widerstand definiert

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einen magnetischen Nebenschluß definierende Ringbereich in einer Ebene angeordnet ist, die zu der mit dem Rotor fest verbindbaren Fläche des Außenteils parallel ist.

3. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einen magnetischen Nebenschluß definierende Ringbereich kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

4. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material in der Höhe des einen mangetischen Nebenschluß definierenden Ringber-eichs eine Nut bildet, in der ein Ring aus unmagnetischem Material angeordnet ist.

5. Verschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus unmagnetischem Material eingesetzt ist, indem man in der Nut einen vorbearbeiteten Ring aus unmagnetischem Material anordnet und diesen in einem Ofen unter Vakuum schmilzt.

6 Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einen magnetischen Nebenschluß definierende Ringbereich zylindrisch ist und seine Achse mit der des magnetisch anziehenden Systems zusammenfällt.